连铸结昌器传热.ppt

结昌器传热与铸坯质量 连铸结晶器制造技术研讨会 2001年12月19日 结晶器——连铸机的“心脏” 把钢水热量传递到冷却水； 钢水凝固成规定形状； 形成均匀、足够厚的坯壳； 高拉速下不漏钢 良好的铸坯质量。 结晶器钢水热量传递 结晶器平均热流密度 QmCwΔTw= q F 则 q = QmCwΔTw/F 结晶器高度热流分布 q =268-33.5 (w/cm 2) q =268.0-β 结晶器冷却传热的主要环节 ◆ 结晶器内钢液向凝固界面的对流传热： q1=h1(Tc-Ts) 其中，Tc：钢水温度， Ts:凝固界面温度， h1：对流换热系数。 ◆坯壳内的传热： q2=-λs 其中， λs：坯壳导热系数 ◆坯壳与结晶器之间气隙和渣膜的传热 q3=h3(Tb-Tm1) 其中，Tb :坯壳表面温度 Tm1：结晶器铜壁内表面温度 h3:对流、辐射综合传热系数 ◆结晶器铜板内的热传导 q4=-λm 其中： λm：结晶器铜板导热系数 ◆ 结晶器与高速流动的冷却水之间的强制对流传热 q5=h5(Tm2-Tw) 其中，Tm2 :结晶器铜壁与水接触界面处的温度 Tw： 结晶器冷却水温度 这五个环节的传热中，⑴、⑷、⑸项热阻较小，在浇铸过程中变化不大；第⑶项随坯壳厚度增加而增大；而最大热阻来自坯壳与结晶器之间的气隙，一般情况下，气隙阻要占总热阻的70-80%,它是结晶器传热的限制性环节。 结晶器传热的影响因素 结晶器锥度 凸形铜管(康卡斯特) 自适应铜管(达涅利) Diamold铜管(奥钢联) 抛物线 多锥度 单锥度 ■ 结晶器长度 增加结晶器长度可以增加结晶器从坯壳带走的热量，因此，足够的结晶器长度可以保证足够的出结晶器坯壳厚度。一般采用700-900mm。 结晶器材质及表面状况 ■ 钢的成分 C含量为0.1%的钢，结晶器的热流密度最小。C含量为0.08-0.15%的钢凝固时发生包晶反应，这一过程中发生很大的线收缩，导致坯壳与结晶器之间形成较大的气隙，气隙的形成增大了传热热阻，使结晶器热流密度减小。 ■ 拉速 拉速对结晶器热流密度有显著和影响，随着拉速的提高，结晶器热流密度增加。但这并不意味着坯壳厚度增加，因为结晶器中单位钢水导出的热量还是下降了，坯壳厚度随拉速的增加是减小的。 ■ 结晶器的润滑 由于结晶器传热的最大热阻来自坯壳与结晶器铜壁之间的气隙，因此，结晶器润滑状况对结晶器的传热影响很大，也很复杂。采用适当的润滑剂或保护渣对于获得良好的铸坯表面质量是十分关键的。 结晶器与铸坯质量 铸坯表面纵裂纹 铸坯表面横裂纹 星形裂纹 方坯脱方 表面横裂纹 ★表面横裂纹的特征 横裂纹位于铸坯面部或角部； 横裂纹与振痕共生，深2~4mm，可达7mm，裂纹处被FeO覆盖，不易剥落，热轧板表面出现条状裂纹； 横裂纹只有经过酸洗后才能发现。 ■ 横裂纹产生原因 横裂纹产生于结晶器初始坯壳形成振痕的波谷处，振痕越深横裂纹越严重，在波谷处，由于： 振痕波谷处冷却速度下降，晶粒粗大； 奥氏体晶界析出物（AlN,Nb(CN)),产生晶间塑性断裂； 沿振痕波谷处元呈偏析 这样，振痕波谷处，奥氏体晶界脆性增大，为裂 纹产生提供了条件。 铸坯运行过程中受外力（弯曲、矫直、辊子不对中等）作用时，刚好处于脆性区的铸坯表面处于受拉应力状态，如果坯壳所受的ε临1.3%,在振痕波谷处就产生裂纹 影响产生横裂纹的因素 钢成分 结晶器振动特点 结晶器液面波动 保护渣性能 二冷强度 防止横裂纹措施 采用高频率、小振幅振动 合适的二次冷却水量 合适的保护渣性能 结晶器使用过程中需注意的几项问题 充分重视结晶器水质，铜板表面0.1mm的水垢，可使铜板温度上升30—40℃，如果较厚，使铜板处于再结晶温度附近或超过再结晶温度工作，造成铜板产生永久变形，影响结晶器寿命或造成铸坯质量问题； 调整水缝用的螺栓，在结晶 器使用前要松一下，给铜管自由膨胀的空间，否则，螺栓顶住铜管使铜管受力，产生永久变形，使在倒锥度上做的工作失去意义； 二冷喷嘴角度要调整好，防止水滴进入结晶器与坯壳之间的缝隙，否则，水滴产生高压气流磨损结晶器下口。 * *